ヘキソキナーゼ（HK）は、事実上すべての生物、原核生物と真核生物の両方における解糖経路の最初の反応を触媒する酵素です。他の糖のヘキソース（6炭素原子）をリン酸化することもできますが、これはホスホリル基のグルコースへの転移を担い、グルコース-6Pを生成します。
この酵素は、グルコースキナーゼ酵素（ホスホリル基をグルコースなどの基質に転移する酵素）の2つのファミリーの1つに分類されます。グループAとグループB。
酵素ヘキソキナーゼによって触媒される反応（出典：Jmun7616ウィキメディア・コモンズ経由）
HKファミリーに属する酵素は、ホスホリル基ドナー分子としてのATPを犠牲にしてグルコースをリン酸化することを特徴とし、そのメンバーは主に分子量と基質特異性に関して互いに異なります。
HKグループには真核生物の酵素（ATP：D-hexose 6-phosphotransferases）が含まれ、グループAにはグラム陰性菌、シアノバクテリア、アミトコンドリア原生生物およびトリパノソーマ科の酵素が含まれ、グループBには酵素が含まれますグラム陽性菌とクレナケア菌
グループAおよびBの酵素は、グルコースを排他的にリン酸化できるため、グルコキナーゼ（GlcK）とも呼ばれます。これが、これらの酵素がATPと呼ばれる理由です。D-グルコース6-ホスホトランスフェラーゼ。
解糖酵素として、ヘキソキナーゼは代謝的に非常に重要です。これがないと、この重要な経路は不可能であり、多くの哺乳動物の脳や筋肉細胞など、炭水化物の消費に大きく依存する細胞は、深刻な機能的および生理学的障害を引き起こすからです。一般的な。
構造
後で見るように、哺乳動物や他の脊椎動物（および酵母などの単細胞生物）には、さまざまな種類のヘキソキナーゼ酵素が存在します。哺乳類では4つが報告されています：アイソフォームI、II、III、IV。
最初の3つのアイソザイムの分子量は100 kDaですが、アイソザイムIVの分子量は50 kDaです。これらのアイソザイム（特にI-III）は、C末端およびN末端、ならびにヘキソキナーゼファミリーの他のメンバーに関して、互いに高い配列類似性を示します。
これらの酵素のN末端ドメインは「調節」ドメインと見なされますが、触媒活性はC末端ドメインによって実行されます（哺乳類のHK IIは両方のドメインに活性部位を持っています）。
N末端ドメインはC末端ドメインにアルファらせんを介してリンクされており、それぞれ分子量はおよそ50 kDaであり、グルコースの結合部位があります。
酵素ヘキソキナーゼの誘導適合モデル（2つの基質：ATPとグルコースに関して）（出典：Wikimedia CommonsのThomas Shafee）
これらの酵素の三次構造は、本質的に、αヘリックスと混合されたβ折りたたまれたシートで構成され、その比率は、問題の酵素や種によって異なります。ヘキソキナーゼのもう1つの基質であるATPの結合部位は、通常、5つのβシートと2つのαヘリックスで構成されています。
特徴
ヘキソキナーゼは、解糖経路の最初のステップを触媒し、細胞内のグルコースのリン酸化を媒介するため、ほとんどの生物の炭水化物代謝において超越的な機能を持っています。
ATP（ドナー）からグルコースへのホスホリル基の転移からなるこの最初の解糖のステップは、グルコース6-リン酸とADPを生成し、ATPの形での2つのエネルギー投資ステップの最初です。
さらに、ヘキソキナーゼによって触媒される反応は、その後の処理のためのグルコースの「活性化」のステップであり、リン酸化されたグルコースは膜の従来のトランスポーターによって細胞を離れることができないため、「コミットメント」のステップを表します。プラズマ。
ヘキソキナーゼによって触媒される反応の生成物、つまりグルコース6-リン酸は分岐点です。これは、ペントースリン酸経路および多くの動物でグリコーゲンの合成に使用される最初の基質であるためです（そして植物のデンプン）。
植物で
植物におけるヘキソキナーゼの機能は動物や微生物の機能とさほど変わりませんが、高等植物ではこの酵素は糖の濃度の「センサー」としても機能します。
これらの生物におけるこの機能の重要性は、次のような異なる代謝プロセスに関与する遺伝子の発現における調節因子としての糖の関与に関係しています。
-光合成
-グリオキシレートサイクル
-呼吸
-デンプンとスクロースの分解または合成
-窒素代謝
-病原体に対する防御
-細胞周期の調節
-治癒反応
-色素沈着
-特に老化。
細胞内グルコースの量の「センサー」としてのヘキソキナーゼのこの機能は、酵母および哺乳動物についても記載されている。
形
自然界にはさまざまな形のヘキソキナーゼがあり、これは基本的に考慮される種に依存します。
たとえば、人間や他の脊椎動物では、細胞質ゾルコンパートメントにヘキソキナーゼの4つの異なるアイソフォームが存在することが示されています。これらはローマ数字I、II、III、IVで示されています。
アイソザイムI、II、IIIは100 kDaの分子量を持ち、それらの反応生成物（グルコース6-リン酸）によって阻害され、非常にグルコースに関連しています。つまり、非常に低いKm定数を持っています。しかし、これらの酵素は基質特異性が低く、フルクトースやマンノースなどの他のヘキソースをリン酸化することができます。
イソキナーゼIV（グルコキナーゼ（GlcK）とも呼ばれます）の分子量はわずか50 kDaであり、関連性が低い（Kmの値が高い）にもかかわらず、基質としてのグルコースに対する特異性が高く、それらに曝されません他の3つのアイソザイムよりも調節メカニズム。
グルコキナーゼ（多くの哺乳類のヘキソキナーゼのアイソザイムIV）は主に肝臓で見られ、循環血液中のこの基質の変動に応じて、この器官がグルコース消費速度を「調整」するのを助けます。
動物のヘキソキナーゼI、II、IIIをコードする3つの遺伝子は、ゲノム内で複製および融合された同じ50 kDaの祖先を持っているように見えます。これは、フォームIとフォームの触媒活性が観察されたときに明らかになります。 IIIはC末端のみに存在します。
参考文献
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